摘要：

“时间”，是衡量宇宙万物运动的基本尺度，但对我们每个人而言，它又是一种主观的感受。快乐的时光总是短暂，而痛苦的瞬间却无比漫长。你是否也有过这样的经历：一个惊险、震撼或极其美妙的瞬间，仿佛在脑海中被放慢了速度，每一个细节都清晰可见？这种“子弹时间”般的体验，究竟是真实存在的生理现象，还是仅仅是事后的记忆偏差？

时间的感知过程是如何发生的？又是如何被影响的？对此，有两种理论较为被认可，分别是 “起搏器-累加器”模型（Pacemaker-Accumulator Model）与群体时钟假说（Population Clock Hypothesis）。前者它假定大脑中存在一个功能独立的计时模块。该模块以相对恒定的频率产生神经脉冲（“滴答声”），并通过一个累加器对这些脉冲进行计数，计数的多少最终被解读为时间的长度。后者则是一种更具神经生物学合理性的分布式内在计时（distributed, intrinsic timing）理论，它认为时间并非由一个专门的“时钟”模块来编码，而是内蕴于感觉和认知相关脑区中神经元群体的动态活动轨迹之中。根据这一观点，任何神经过程的展开本身就是一种计时。时间的流逝被表征为神经元群体活动状态在多维“状态空间”中演化的轨迹长度或速度。当一个刺激引发更剧烈、更快速的神经活动状态转移时（即状态轨迹在单位时间内“行进”得更远），大脑便会将其解读为更长的时间。

然而，即便是更为灵活的“群体时钟”假说，在解释上述的时间感知时也面临着挑战。最近，发表在《Nature Human Behavior》上的题为《Memorability shapes perceived time (and vice versa)》的一篇研究，通过一系列行为实验和计算模型，揭示了视觉刺激的内在记忆性（intrinsic memorability）与感知时间之间存在双向的联系，并提出了一个基于视觉系统“编码效率”（coding efficiency）的全新理论框架，为理解时间知觉的神经计算机制提供了新的角度。

1. 实验1 & 2: 场景的宏观属性（尺寸与杂乱度）对时间知觉的影响

为探究视觉内容的底层特征如何调节时间感，研究者首先采用了时间二分任务（temporal bisection task）。在该任务中，被试学习区分一个“短”（如300ms）和一个“长”（如900ms）的标准时距，随后对呈现时间介于两者之间的一系列图片进行“长/短”归类判断。通过拟合心理物理函数，可以量化被试的主观相等点（Point of Subjective Equality, PSE）——即被试感觉“长”“短”概率各占50%的物理时间点。PSE越低，说明被试越倾向于将刺激判断为“长”，即感知时间被“扩张”。

实验1和2分别操纵了场景图片的两个基本属性：场景的大小（scene size），即空间的开阔程度；以及场景杂乱度（clutter），即物体数量和排列的无序性。

结果显示，开阔场景（如广阔的田野）的PSE显著低于狭窄场景（如壁橱），表明大尺寸场景引发时间扩张。但另一方面，高度杂乱的场景（如堆满杂物的房间）其PSE显著高于整洁场景，意味着高杂乱度引发时间压缩。

这两个方向相反的效应与以往研究中的注意力负荷（attentional load）理论相悖：如果说信息量更大的刺激会吸引更多注意资源从而导致时间扩张，那么高杂乱度的图片也应产生类似效果。这表明，时间知觉的机制远比我们想象的要复杂，它很可能是与视觉内容的某种更高维的特征相关。

图一 场景的信息扭曲感知时间

2. 实验3: 记忆性——时间感知的关键因子

前两个实验启发研究者探究一个更高阶、更整合性的图像属性：记忆性（Memorability）。记忆性作为一种稳定、可量化的图像内在属性，反映了其在人类记忆系统中被编码和提取的固有倾向。

研究者采用来自LaMem数据库的图片，这些图片具有经过大规模人群测试得到的连续记忆性分数。他们沿用时间二分任务，检验图片的记忆性得分是否能预测被试的时间判断。

实验结果清晰地表明，图片的记忆性得分与其引发的时间扩张效应（即PSE的降低）存在强烈的线性正相关。记忆性越强的图片，被试越倾向于将其感知为“更长”。不仅如此，对于高记忆性的图片，被试的心理物理函数曲线更陡峭，表现为更低的变异系数（Coefficient of Variation, CV）。这说明，被试对高记忆性图片持续时间的判断更为精确和稳定。这一发现首次直接将一个高级认知属性（记忆性）与时间知觉的长度和精度联系起来。

图二 记忆性对感知时间的扩张作用

3. 实验4: 验证感知时间与记忆编码的双向塑造关系

既然记忆性可以引起感知时间的扩张，那么反过来讲，一个被主观拉伸的时间感知，是否会反过来增强该事件的记忆编码？为此，研究者们设计了实验4。这个实验包含两个阶段：第一天，被试观看不同记忆性得分的图片，任务是按住一个按键，复现其感知的持续时间。这个任务提供了对主观时间的连续测量；第二天，被试需要观看混合了新旧图片（第一天实验中的图片）的序列，并判断每张图片是否“见过”。

实验结果再次验证了实验3的结论，即高记忆性图片被被试复现出了更长的主观时长。但最为关键的是，通过对数据的多层线性模型分析，研究者发现，在控制了图片的物理呈现时间和内在记忆性得分后，第一天被试主观复现的时间长度，依然能够显著正向预测其在第二天记忆测试中的正确识别率。

这就证明了记忆性与感知时间之间存在一个正向反馈的闭环：高记忆性刺激引发主观时间扩张，而这种时间上的主观扩张又进一步强化了该刺激的记忆。

图三 时间的感知长度影响记忆性

4. 计算建模与“编码效率”假说

为了探究这一双向关系背后的计算神经机制，研究团队转向了计算建模，旨在模拟人脑视觉系统的处理过程。

研究者们训练了一个循环卷积神经网络（recurrent Convolutional Neural Network, rCNN）模拟视觉通路，接着将实验所用的图片输入rCNN，并量化了模型处理每张图片时信息熵的下降速率。结果发现：高记忆性的图片导致模型内部信息熵的下降速度显著快于低记忆性的图片，这意味着，对于一张“好记”的图片，视觉系统能够更高效、更迅速地完成识别和解码。

基于此，研究者提出了一个全新的“编码效率”（或“处理速度”）模型来解释时间扩张。该模型认为，大脑可能通过监测其处理一段感觉输入所需的速度来推断时间的流逝。当视觉系统以极高的效率完成对一张高记忆性图片的识别和解码时，这种“快速达成识别”的体验被大脑错误地归因为“在固定的时间窗口内处理了更多的信息”或“处理过程结束得更早”，从而产生该事件持续时间更长的后验推断。

这个模型不仅解释了为何高记忆性图片感觉更长，也解释了为何对它的时间判断更精确：更高效的编码过程本身就意味着更少的不确定性和神经噪声。

图四 记忆性与时间关系的神经网络建模

5. 结论

总而言之，Alex C. Ma及其同事的研究如同一块精巧的拼图，将记忆、注意、视觉处理和时间感知这些看似分离的认知领域紧密地拼接在一起。它告诉我们，我们对时间的体验并非被动地记录物理世界的流逝，而是由我们的大脑根据所接收信息的价值和意义，主动且动态地建构出来的。难忘的瞬间之所以感觉更漫长，或许正是因为我们的大脑在那一刻正以前所未有的效率高速运转，试图为这段宝贵的经历烙下最深刻的印记。这项工作不仅为神经科学和心理学开辟了新的研究方向，也为我们每个人理解自己独特的主观世界，提供了一把充满洞见的钥匙。

参考文献：

1. Ma, A. C., Cameron, A. D., & Wiener, M. (2024). Memorability shapes perceived time (and vice versa). Nature Human Behaviour, 8(1), 162–175.

2. Karmarkar, U. R., & Buonomano, D. V. (2007). Timing in the absence of clocks: encoding time in neural network states. Neuron, 53(3), 427–438.

3. Paton, J. J., & Buonomano, D. V. (2018). The Neural Basis of Timing: A Distributed Mechanism for Diverse Functions. Neuron, 98(4), 687–705.

4. Block, R. A., & Zakay, D. (1997). Prospective and retrospective duration judgments: A meta-analytic review. Psychonomic Bulletin & Review, 4(2), 184–197.

作者：周尚林组-王张帆